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第四章 区域稳定性问题


③正断层 在错动过程中,垂直断面走向的水平方向有所伸长。伴 随这类断层活动的变形(下沉)和分支断层错动,主要集中于 下降盘。与河谷平行断面倾斜的正断层,可以使拦河坝产生 比其它形式断层运动更宽的初始裂缝(下图)。一般说来, 这类断层的可识别程度介于走滑断层和逆断层之间,其影响 带宽度和对工程的危害程度也介于两者之间。
在基础理论、研究思维方法等方面的一些新进展。
1)学科理论体系的建立和完善。重点论述地壳稳定性分析、主要 地质灾害风险估算和地壳稳定性评价3个层次的基础理论。
2)研究思路和方法不断更新。主要论述系统的、多层次的研究思
路;动态的、发展演化的研究思路和多种方法相互补充验证的研究思 路。
第二节 活断层的工程地质研究
美国原子能委员会:
狭义上,是全新世一万年以内; 广义上,能动的断层,过去3.5万年内活动过; 过去50万年内反复活动过,与之有联系的断层; 有地震活动记录的断层。
在我国:分铁路1万年内; 核电站5万年内。

2.活断层的基本特征
(1)深大断裂反复活动的产物;
(2)具有继承性,反复性; (3)具有两种活动方式:
补充阅读:

(2)我国区域地壳稳定性研究的新进展 区域地壳稳定性研究是工程地质学中与地质力学和构造地质学关 系密切的一个分支学科。近10年来,随着国家大型工程建设的高速发 展,区域地壳稳定性研究取得了长足的进步,逐步形成了自己的学科 理论——区域地壳稳定性工程地质学。我们从两个方面介绍这门学科
在我国逆冲型活断层主要发育于西部地区。 受印度板块年速率约6cm的NNE向俯冲的推挤, 自南而北有喜马拉雅山南麓逆冲推覆断层,天 山南侧,天山北侧逆冲推覆断层等几个长达数 百公里走向近东西的逆冲型活断层,青藏断块 东界的北段,则有走向北东的龙门山逆掩推覆 断层;所有这些断层都是活动性强烈的发震断 层。
(3)研究新生代以来继承性活动的区域性深断裂的空间 分布规律和活动程度;同时还要分析新生代特别是中新世 以来形成的断陷盆地或断陷槽谷的特点,地壳的升降速率
及深部地球物理特征等问题。
(4)根据区域地震及地震地质资料,研究表征地壳活动 程度的地震指标,如历史最大震级、地震频率、烈度及地
震活跃期释放的总能量等,划分地震危险区和相对稳定区。
区域地壳稳定性相对较差。为了使区域地壳稳定性评价与分区获得定
量化认识,更好地服务于经济建设和减灾防灾,应着重分析中国现今 活动的主要构造体系与内动力地质灾害的分布规律的基础的划分;其次进行定量化评价指
标的选定、取值、权重分配及评价标准的定;最后运用模糊数学进行 中国区域地壳稳定性定量化评价与分区。



怎样知道一个地区有没有活断层,或者一条断层是不是活动断层呢?目 前采用的主要方法是根据活断层的判别标志来进行判断。地貌上的标志有, 断层崖、三角面、洪积扇叠置、河流裂点等;河流、山脊或冲沟的水平位错; 全新世以来的最新地层被错断现象,往往是活断层存在的证据;地表疏松土 层若出现大面积有规律分布的地裂缝,且其总体延展方向又与基底断层的方 向大体一致时,是基底活断层的有力证据;深断裂第四纪新活动(复活)所 形成的第四系内断层;另外地震学方法也可以帮助我们进行判断,一是 1≤M≤3级地震频繁发生,且震中线性分布良好,再是沿断层发生两个或更 多个中强以上地震,都是活断层存在的证据。 另外,我们还可以利用遥感影象解译资料帮助判断活动断层,前述地貌 标志中的断层崖、三角面、洪积扇叠置、水系变迁、冲沟、山脊的水平位错 等在遥感影象上均有反映;冲积层中的活断层带经常构成地下水的障壁,往 往沿活断层出露一系列泉,或形成断层两侧地下水位高程不同,致使地面的 色调或植被不同,成为遥感影象判别活断层的有力标志。遥感影象解译活断 层时应注意现场调查验证。另外,还可以用断层新活动年龄测定的方法对活 动断层的最新活动年龄进行测定,用以确定断层是否为活断层或进一步确定 其活动年代。如14C法,热释光法、电子自旋共振法、铀系测年法,以及光 释光法等。
①走向滑动或平移断层 此类断层的断层面,近于直立,因之其地表出露线也就 最为平直;常表现为极窄的直线形断崖。主要是断层面两 侧相对的水平运动,相对的垂直升降很小。河流最易于沿 这种断层发育,水工建筑物也就最易于受到这种活断层的 威胁。如断层与坝轴线小角度斜交,由于断层错动而造成 的心墙拉开宽度可以相当大(下图)。
有名的走向滑动型活断层有美国加州的圣 安德烈斯断层系 ,土耳其安纳托利亚断层系, 新西兰的阿尔卑斯断层系等。运河主要是被这 类活断层所错开的。我国的活断层也以走向滑 动型为最多,特别是西南和西北,有些走滑型 活断层规模非常巨大;例如塔里木断块南的阿 尔金山断裂,青藏断块内部的鲜水河断裂,川 滇断块西界的红河断裂都是我国西部长达数百 到数千公里的活动着的走滑断裂。这些断层的 水平错动往往在地形上留下明显迹象,尤以对 水系的错动改造最为明显。

3、活断层的鉴定标志
①地质特征:最新沉积物的地层错开,是活断层最可靠 的地质特征. 一般来说,只要见到第四纪中晚期的沉积物被 错断,一般其断裂带由松散的破碎物质组成,滑坡,新断层中 的胶结物较少. ②地貌特征: 活断层往往构成两种截然不同的地貌单 元的分界线,并加强各地貌单元之间的差异性. 典型的地形是:一边是断限区,一边是隆起区,两者界线孑 然分明.


这里应当指出的是,由于测年方法本身的局限性及样品采集等方面的原 因,目前测年数据的可信度还不太高,所以应注意综合分析。总之,活断层 的确定是一项复杂而重要的工作,应采取特别慎重的态度,不应仅根据单一 标志、单一方法来确定,而应采取综合评判的方法。 人类要改造自然,征服自然,就要修建各种工程建筑物,为此,必须查 明工程建筑区的工程地质条件,以保证工程建筑物安全稳定和正常运营,而 活断层对工程建筑物会产生严重威胁,所以,人们在查清工程建筑区的工程 地质条件时,必须查清有无活断层并确定其规模。如果一个地区有活断层存 在,则该地区的稳定性就很差。选择建筑场地时一般应避开活动断裂带,特 别是重要的建筑物更不能跨越在活断层上。铁路、输水线路等线性工程有时 不能避开活断层,跨越它时应尽量避开主断层。有的工程一定要在活断层附 近施工,应考虑把建筑物放在断层的下盘较为妥善。此外,还应选择合适的 建筑物结构形式和尺寸,以尽量有效地抵御活断层所产生的地震力或地表位 移的影响和破坏。例如,浮阀基础对避免地面水平位移和破坏,便有着显著 优越性;为适应坝基断层位移,土石坝比任何混凝土坝都可靠;此外,为减 少或避免地震力的破坏,可对建筑物构件本身的材料、形状、尺寸,以及其 端部联结条件给以调整,使建筑物与地震的振动周期保持较大差值;在一定 条件下也可以加固地基或改善地基的性质。
区域稳定性问题的研究是以区域构造分析为基础,从地
壳形变和构造应力场的演化过程,探讨断裂构造的活动性,研 究历史地震和地震地质资料,进而探讨工程地基、场地的地震 效应及地震动力学问题,进行地壳稳定性分区。分析工作的重 点是: (1)研究区域大地构造特征,从地质建造、岩相古地理、 岩浆活动、构造变形及深断裂的分析,研究区域地壳形成历史 和形变的过程,划分大地构造基本单元或构造体系。 (2)研究区域所受构造应力场历史,特别要分析现代构造 应力场的分布规律及区域主应力方向及性质。
③水文地质特征: 活动断裂带的透水性和导水性较强, 因此当地形,地貌条件合适时,沿断裂带泉水常呈现状分布, 且植被发育.
④资料鉴别: 历史地震和历史地表错断资料,记录,佐证, 考古方法等; ⑤仪器测定: 利用精密仪器进行位移测定.如:利用密集的 地震台网能确切的测定小震震中位置,并确定活 断层的存在.
a.粘滑断层:由突发性滑动完成,滑动迅速;
b.濡滑断层:由持续性滑动完成,滑动缓慢;
补充阅读:

活断层与工程建设
活断层一般被理解为目前还在活动的断层,或者近期曾有过活动、不久 的将来还可能重新活动的断层。对“近期”的看法尚不统一,有的人认为只 限3.5万年,还有的限于10万年或50万年。“不久的将来”一般是指重要建 筑物如大坝、核电站等的使用年限(约100年)。 活断层有不同的分类。按运动速率分为A、B、C、D不同级别;按运动性 质分为粘滑的和蠕滑的;按发震与否分为发震的和非发震的;按几何形态 (两盘相对运动方向)分为走滑(又分左旋和右旋)、倾滑(正断和逆断) 和混合型等。 活断层对工程建筑物安全的威胁主要来自断层错动—突发错动(产生地 震的粘滑)和缓慢错动(不产生地震的蠕滑)。前者往往和地震相伴随,在 我国大陆区震级为6.3-4以上的地震才能产生不同规模的地表破裂带和地表 位移。而蠕滑也可以产生地表位移和地面破裂,但其形成过程是一个缓慢的 应变积放过程,其位移量也是一种缓慢的积累过程。无论哪种方式的位移都 会对工程建筑物造成威胁,因而对活断层进行工程地质研究和工程安全评价 非常必要。
1、活断层的定义 活断层或称活动断裂,现今仍在活动的;近期曾经活动过 的;将来可能会活动的断层. 对活断层的有关讨论: (1)近期曾经活动的以及现在活动的没有任何异议; (2)潜在的活动断层:对其时间上限有争议; 对于曾经活动的断层,主要有: 第四纪以来活动过; 晚更新世之内活动过; 是近3.5万年以来活动过; 全新世以来活动过;
(5)联系工程场地和建筑物地基的地质、地形条件和岩 土的基本动力性质,探讨其地震效应和地震动力学问题,
评价场地地震危险性,为工程建筑的设计和采取工程抗震
设防措施提供科学的依据。
补充阅读:

(1)中国区域地壳稳定性定量化评价与分区 中国地处环太平洋构造带与地中海构造带交接部位,地质构造复 杂,活动性较为强烈,各种内动力地质灾害比较严重,总体看来中国
4、活断层的工程地质研究
活断层的特性包括活断层的类型和活动方 式,活断层的规模,活断层的错动速率及其分 级,活断层的重复活动周期,以及作为活断层 活动记录的古地震事件等。 ⑴活断层的类型和活动方式 按构造应力状态及两盘相对位移的性质, 可将活断层划分为地质上熟悉的三种类型,即: 走向滑动或平移断层,逆断层和正断层。其中 以走向滑动型最为常见。三类活断层由于几何 特征和运动特性不同,所以它们对工程场地的 影响也各异。
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